JPH11135787A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH11135787A
JPH11135787A JP30128297A JP30128297A JPH11135787A JP H11135787 A JPH11135787 A JP H11135787A JP 30128297 A JP30128297 A JP 30128297A JP 30128297 A JP30128297 A JP 30128297A JP H11135787 A JPH11135787 A JP H11135787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
semiconductor substrate
gate electrode
type
sidewall oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP30128297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Taniguchi
敏光 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP30128297A priority Critical patent/JPH11135787A/en
Publication of JPH11135787A publication Critical patent/JPH11135787A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, which permits crystal defect occurrence conditions to be evaluated electrically on a semiconductor substrate, for the anisotropically etching for forming a sidewall oxide film on gate electrodes. SOLUTION: This device comprises a gate insulating film on a first conductivity-type semiconductor substrate 11 via gate electrodes 13, a sidewall oxide film 15 at both side faces of the gate electrodes 13, a second conductivity- type low-concn. shallow diffused layer 14 formed self-aligningly on the gate electrodes 13 and a second conductivity-type high concn. deep diffused layer 17 distant from the oxide film 15. This can permit a crystal defect layer produced when the sidewall oxide film 15 is etched to be evaluated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に微細構造のLDDトランジスタのサイドウォール
(側壁酸化膜)形成に伴う結晶欠陥の評価に好適なテス
ト用の半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a test semiconductor device suitable for evaluating a crystal defect accompanying formation of a sidewall (sidewall oxide film) of an LDD transistor having a fine structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】LDDトランジスタは、例えばP型の半
導体基板に絶縁膜を介して、ポリシリコンからなるゲー
ト電極を設け、そのゲート電極に対してセルフアライン
でN−型の低濃度拡散層を設け、更にゲート電極の側面
に側壁酸化膜を設け、これをマスクとしてN+型の高濃
度拡散層を形成した構造のトランジスタである。この形
式のトランジスタは低濃度拡散層により短チャネル効果
を防止でき、且つ高濃度拡散層により良好なオーミック
接触が得られるので、0.5μ以下の微細なゲート長を
有するMOSFETに好適である。
2. Description of the Related Art In an LDD transistor, for example, a gate electrode made of polysilicon is provided on a P-type semiconductor substrate via an insulating film, and a self-aligned N-type low concentration diffusion layer is provided on the gate electrode. In addition, the transistor has a structure in which a sidewall oxide film is provided on the side surface of the gate electrode, and an N + type high concentration diffusion layer is formed using this as a mask. This type of transistor is suitable for a MOSFET having a fine gate length of 0.5 μm or less because a short channel effect can be prevented by a low concentration diffusion layer and a good ohmic contact can be obtained by a high concentration diffusion layer.

【0003】次に図2にLDDトランジスタの製造工程
の概略を示す。例えばP型の半導体基板11を準備し、
トランジスタのセル部分のゲート絶縁膜となる薄い酸化
膜を形成した後に、ポリシリコン膜を全面に堆積し、パ
ターニングによりゲート電極13を形成する。そしてゲ
ート電極13をマスクとしてセルフアラインでN−型の
浅い低濃度拡散層14を形成する。この段階を図2
(A)に示す。
FIG. 2 shows an outline of a manufacturing process of an LDD transistor. For example, a P-type semiconductor substrate 11 is prepared,
After forming a thin oxide film serving as a gate insulating film in a cell portion of the transistor, a polysilicon film is deposited on the entire surface, and a gate electrode 13 is formed by patterning. Then, using the gate electrode 13 as a mask, an N-type shallow low-concentration diffusion layer 14 is formed in a self-aligned manner. Figure 2 shows this stage.
It is shown in (A).

【0004】次にCVDにより厚い酸化膜を基板11の
全面に堆積し、異方性エッチングにより堆積した酸化膜
をエッチングし、ゲート電極13の側面に側壁酸化膜1
5を形成する。その異方性エッチングは、横方向に対し
て縦方向に高い速度の選択的エッチングであり、通常、
反応性イオンエッチング(RIE)方式が用いられる。
即ち、プラズマ中に形成されるイオンで、酸化膜を叩き
飛ばしながらエッチングが進行するので、側壁酸化膜の
エッチングの終了後に、半導体基板11の表面が露出
し、更に半導体基板11の表面が僅かにエッチングされ
るため、半導体基板11の表面に結晶欠陥層であるダメ
ージ層16が形成される。この段階を図2(B)に示
す。
Then, a thick oxide film is deposited on the entire surface of the substrate 11 by CVD, and the deposited oxide film is etched by anisotropic etching.
5 is formed. The anisotropic etching is a high-speed selective etching in the vertical direction with respect to the horizontal direction, and is usually performed.
A reactive ion etching (RIE) method is used.
That is, since the etching proceeds while beating the oxide film with the ions formed in the plasma, the surface of the semiconductor substrate 11 is exposed and the surface of the semiconductor substrate 11 is slightly Due to the etching, a damaged layer 16 which is a crystal defect layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 11. This stage is shown in FIG.

【0005】更に、側壁酸化膜15をマスクとして、N
型不純物をイオン注入し、深いN型高濃度拡散層17を
形成する。これにより、LDDトランジスタのゲート電
極及びソース・ドレイン拡散領域が形成される。
Further, using the sidewall oxide film 15 as a mask,
A type impurity is ion-implanted to form a deep N-type high concentration diffusion layer 17. Thus, a gate electrode and a source / drain diffusion region of the LDD transistor are formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したようにLDD
トランジスタの製造工程において、ゲート電極の側面の
側壁酸化膜部分は、厚い酸化膜を異方性エッチングによ
り当該部分のみを残して、その他の酸化膜部分をエッチ
ング除去することで形成する。この段階で、酸化膜のエ
ッチングの終了時に、半導体基板がエッチングされ、結
晶欠陥層であるダメージ層が形成されることは上述した
通りである。この側壁酸化膜形成のための異方性エッチ
ングの条件を検討する上で、半導体基板の表面に形成さ
れる結晶欠陥層の存在は重要で、この結晶欠陥層がなる
べく形成されないようなエッチング条件を見出す必要が
あり、結晶欠陥層の存在を評価することが必要になる。
As described above, the LDD
In the manufacturing process of the transistor, the side wall oxide film portion on the side surface of the gate electrode is formed by anisotropically etching the thick oxide film, leaving only the portion, and removing the other oxide film portion by etching. At this stage, at the end of the etching of the oxide film, the semiconductor substrate is etched to form a damaged layer, which is a crystal defect layer, as described above. In examining the conditions of the anisotropic etching for forming the sidewall oxide film, the existence of a crystal defect layer formed on the surface of the semiconductor substrate is important, and the etching conditions are set so that the crystal defect layer is not formed as much as possible. It is necessary to find out, and it is necessary to evaluate the existence of the crystal defect layer.

【0007】しかしながら、従来、この異方性エッチン
グによって生じるダメージ層の評価方法としては、例え
ば特殊な薬液を用いて結晶欠陥を目視可能な状態に顕在
化させ、その状態を走査型電子顕微鏡等用いて観察する
ものがある。この方法によれば、結晶欠陥の有無、或い
は、その多い少ないは判定可能であるが、この結晶欠陥
の電気的な特性、例えばリーク電流にどのように関係す
るかについては評価することが不可能である。
However, conventionally, as a method for evaluating a damaged layer caused by this anisotropic etching, for example, a crystal defect is made visible by using a special chemical solution, and the state is observed using a scanning electron microscope or the like. There is something to observe. According to this method, it is possible to determine the presence or absence of crystal defects, or the number of crystal defects, but it is impossible to evaluate the electrical characteristics of the crystal defects, for example, how they relate to leakage current. It is.

【0008】又、図2(C)に示すように、側壁酸化膜
を設けたLDDトランジスタを形成し、P型の半導体基
板11とN型のソース・ドレイン拡散層との間に形成さ
れるPN接合のリーク電流を測定することは可能であ
る。しかしながら、異方性エッチングによるダメージ層
16は、高濃度拡散層17の内部に形成されるため、こ
のPN接合のリーク電流を測定しても、ダメージ層16
の影響は殆ど現れない。
Further, as shown in FIG. 2C, an LDD transistor provided with a sidewall oxide film is formed, and a PN formed between the P-type semiconductor substrate 11 and the N-type source / drain diffusion layers. It is possible to measure the junction leakage current. However, since the damage layer 16 formed by the anisotropic etching is formed inside the high concentration diffusion layer 17, even if the leakage current of the PN junction is measured, the damage layer 16
Hardly appears to have any effect.

【0009】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、ゲート電極の側壁酸化膜形成のための異方性エッ
チングによる半導体基板の結晶欠陥の発生状況を、電気
的に評価可能な半導体装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and a semiconductor device capable of electrically evaluating the occurrence of crystal defects in a semiconductor substrate due to anisotropic etching for forming a sidewall oxide film of a gate electrode. It is intended to provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート
電極と、該ゲート電極の両側面に設けた側壁酸化膜と、
前記ゲート電極に対してセルフアラインで形成した浅い
反対導電型の低濃度拡散層と、前記側壁酸化膜に対して
離隔して配置した深い反対導電型の高濃度拡散層とを備
え、前記側壁酸化膜のエッチングによる形成に際して生
じる結晶欠陥層を評価可能としたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A gate electrode on a semiconductor substrate of one conductivity type via a gate insulating film, and sidewall oxide films provided on both side surfaces of the gate electrode;
A shallow opposite conductivity type low concentration diffusion layer formed by self-alignment with respect to the gate electrode; and a deep opposite conductivity type high concentration diffusion layer spaced apart from the side wall oxide film. The present invention is characterized in that a crystal defect layer generated when a film is formed by etching can be evaluated.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図1を参照しながら説明する。図1はこの評価用デ
バイスの構造を示す。例えばP型の半導体基板上にゲー
ト絶縁膜12を介してポリシリコン等のゲート電極13
を備え、そしてゲート電極13の側面に側壁酸化膜15
を備え、ゲート電極13に対してセルフアラインで形成
した浅いN−型の低濃度拡散層14を備えた構造は、従
来のLDDトランジスタの構造と同じである。この評価
用デバイスの従来のLDDトランジスタと異なっている
点は、N+型の高濃度拡散層17を側壁酸化膜15に対
して、距離Aだけ離隔して配置した点にある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows the structure of this evaluation device. For example, a gate electrode 13 made of polysilicon or the like is formed on a P-type semiconductor substrate via a gate insulating film 12.
And a sidewall oxide film 15 on the side surface of the gate electrode 13.
And a structure provided with a shallow N− type low concentration diffusion layer 14 formed by self-alignment with respect to the gate electrode 13 is the same as the structure of the conventional LDD transistor. This evaluation device differs from the conventional LDD transistor in that an N + type high concentration diffusion layer 17 is arranged at a distance A from the sidewall oxide film 15.

【0012】これにより、側壁酸化膜15と高濃度拡散
層17との間の区間Aについては、ダメージ層16が深
い高濃度拡散層17に内包されず、浅いN−型の低濃度
拡散層14と半導体基板11のP型層とのPN接合面の
近傍に存在することになる。このため、N型拡散層1
6,17に接続した電極18に正電圧を与え、半導体基
板11のP型層に接続した図示しない電極より負電圧を
与えることで、PN接合が逆バイアス状態となり、ここ
に空乏層が広がり、結晶欠陥が存在すると、リーク電流
が流れる。従って、これにより側壁酸化膜15の形成に
際して異方性エッチングにより生じた、半導体基板11
内部の結晶欠陥のリーク電流の電気的特性を測定するこ
とが可能である。
Thus, in the section A between the sidewall oxide film 15 and the high-concentration diffusion layer 17, the damage layer 16 is not included in the deep high-concentration diffusion layer 17 but is a shallow N- type low-concentration diffusion layer 14. And a P-type layer of the semiconductor substrate 11 near the PN junction surface. Therefore, the N-type diffusion layer 1
By applying a positive voltage to the electrode 18 connected to the electrodes 6 and 17 and applying a negative voltage from an electrode (not shown) connected to the P-type layer of the semiconductor substrate 11, the PN junction is in a reverse bias state, and the depletion layer spreads here. When a crystal defect exists, a leak current flows. Accordingly, the semiconductor substrate 11 formed by the anisotropic etching when forming the sidewall oxide film 15 is thereby formed.
It is possible to measure the electrical characteristics of leakage current of internal crystal defects.

【0013】次にこの評価用デバイスの製造工程につい
て、その概要を示す。半導体基板11に薄いゲート絶縁
膜を形成し、その上にポリシリコン膜を堆積し、パター
ニングによりゲート絶縁膜12及びゲート電極13を形
成する。そして、半導体基板11がP型であれば、N−
型の浅い拡散層をゲート電極13をマスクとしてセルフ
アラインでイオン注入等により形成する。次に、半導体
基板11の全面に厚い酸化膜をCVD等により堆積し、
反応性イオンエッチング(RIE)により異方性エッチ
ングを行う。このエッチングを半導体基板11の表面が
露出するところまで行うことで、ゲート電極13の側面
に側壁酸化膜15が形成される。この際、半導体基板1
1の酸化膜のエッチング終了の時点で、きっちりエッチ
ングを停止することができないので、オーバエッチによ
り半導体基板11が露出して、イオンに叩かれる。これ
により結晶欠陥が生じ、ダメージ層16が形成される。
Next, the outline of the manufacturing process of the evaluation device will be described. A thin gate insulating film is formed on a semiconductor substrate 11, a polysilicon film is deposited thereon, and a gate insulating film 12 and a gate electrode 13 are formed by patterning. If the semiconductor substrate 11 is a P-type, N-
A shallow diffusion layer is formed by ion implantation or the like in a self-aligned manner using the gate electrode 13 as a mask. Next, a thick oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by CVD or the like,
Anisotropic etching is performed by reactive ion etching (RIE). By performing this etching until the surface of the semiconductor substrate 11 is exposed, the sidewall oxide film 15 is formed on the side surface of the gate electrode 13. At this time, the semiconductor substrate 1
Since the etching cannot be stopped exactly at the end of the etching of the oxide film 1, the semiconductor substrate 11 is exposed by overetching and is hit by ions. As a result, crystal defects occur, and the damaged layer 16 is formed.

【0014】次に、側壁酸化膜15に対して離隔して深
いN+型の拡散層17を、例えばレジストマスクによる
イオン注入で形成する。そして半導体基板全面に絶縁膜
19を堆積し、コンタクト開口を形成し、アルミ等によ
る金属配線層を形成することで、この評価用デバイスが
完成する。この評価用デバイスは、半導体ウエハの全面
にマトリスクス状に形成して、結晶欠陥評価用のウエハ
としても良いが、TEGパターンとしてはんどうたいウ
エハの要部に配置して、通常のデバイスのチップと共に
製造して、評価するようにしても良い。これにより半導
体ウエハの全面における結晶欠陥の存在によるダメージ
層のリーク電流の多点評価ができる。
Next, a deep N + type diffusion layer 17 is formed apart from the side wall oxide film 15 by, for example, ion implantation using a resist mask. Then, an insulating film 19 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate, a contact opening is formed, and a metal wiring layer made of aluminum or the like is formed, thereby completing the device for evaluation. This device for evaluation may be formed in a matrix form over the entire surface of a semiconductor wafer and used as a wafer for crystal defect evaluation. It may be manufactured together with and evaluated. Thereby, multi-point evaluation of the leak current of the damaged layer due to the presence of crystal defects on the entire surface of the semiconductor wafer can be performed.

【0015】尚、上述した実施の形態においては、Nチ
ャネル型のLDDトランジスタの例について述べたが、
Pチャネル型のLDDトランジスタについても同様に適
用できることは勿論である。又、上述した実施形態の半
導体基板は、P型又はN型のウエルであってもよく、こ
のウェル内に配置されるLDDトランジスタにおいても
同様に評価可能であることは勿論である。
In the above embodiment, an example of an N-channel LDD transistor has been described.
Of course, the same can be applied to a P-channel type LDD transistor. Further, the semiconductor substrate of the above-described embodiment may be a P-type or N-type well, and it goes without saying that an LDD transistor disposed in this well can be similarly evaluated.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の評価用
デバイスは、ゲート電極側面の側壁酸化膜から離隔した
位置に、深い高濃度拡散層を配置したものである。これ
により、低濃度拡散層のPN接合付近に、異方性エッチ
ングによりダメージ層が形成され、このダメージ層によ
り生じるリーク電流を高い検出感度で検出することが出
来る。従って、側壁酸化膜を形成するための異方性エッ
チングのエッチング条件と、これに対応したダメージ層
に生じるリーク電流との相関を明確化することが出来
る。このような電気的な測定により、異方性エッチング
によるダメージ層の電気的特性に及ぼす影響を評価でき
る。このため、異方性エッチングの条件の変更等による
LDDトランジスタのLSI等の特性に及ぼす影響が予
測可能となり、その品質向上に寄与することができる。
As described above, the evaluation device of the present invention has a deep high-concentration diffusion layer disposed at a position separated from the side wall oxide film on the side surface of the gate electrode. As a result, a damaged layer is formed near the PN junction of the low-concentration diffusion layer by anisotropic etching, and a leak current generated by the damaged layer can be detected with high detection sensitivity. Therefore, it is possible to clarify the correlation between the etching conditions of the anisotropic etching for forming the sidewall oxide film and the corresponding leak current generated in the damaged layer. By such an electrical measurement, the influence of the anisotropic etching on the electrical characteristics of the damaged layer can be evaluated. For this reason, it is possible to predict the effect on the characteristics of the LDD transistor, such as the LSI, due to the change in the conditions of the anisotropic etching, etc., which can contribute to the improvement of the quality.

【0017】また、ウエハの各部にこの評価用デバイス
を配置することで、ウエハ上の多点測定が可能となり、
あるエッチング条件におけるウエハ上のリーク電流の分
布等の評価ができる。これにより、例えばエッチング時
のウエハの配置等の細かな工程管理条件の設定が可能と
なる。
Further, by arranging the evaluation device in each part of the wafer, multi-point measurement on the wafer becomes possible.
It is possible to evaluate the distribution of leak current on a wafer under certain etching conditions. This makes it possible to set detailed process control conditions such as the arrangement of wafers at the time of etching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の評価用デバイスの断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an evaluation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】LDDトランジスタの製造工程の概要を示す断
面図。
FIG. 2 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of the LDD transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を介してゲート電極と、該ゲート電極の両側面に設けた
側壁酸化膜と、前記ゲート電極に対してセルフアライン
で形成した浅い反対導電型の低濃度拡散層と、前記側壁
酸化膜に対して離隔して配置した深い反対導電型の高濃
度拡散層とを備え、前記側壁酸化膜のエッチングによる
形成に際して生じる結晶欠陥層を評価可能としたことを
特徴とする半導体装置。
1. A gate electrode on a semiconductor substrate of one conductivity type with a gate insulating film interposed therebetween, a side wall oxide film provided on both side surfaces of the gate electrode, and a shallow opposite formed by self-alignment with respect to the gate electrode. A conductive type low-concentration diffusion layer and a deep opposite-conductivity-type high-concentration diffusion layer disposed apart from the sidewall oxide film can be used to evaluate a crystal defect layer generated when the sidewall oxide film is formed by etching. A semiconductor device, characterized in that:
JP30128297A 1997-10-31 1997-10-31 Semiconductor device Pending JPH11135787A (en)

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